專利名稱：一種基于普克爾效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)電壓傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種基于普克爾(Pockels)效應(yīng)的準(zhǔn)互易反射式光學(xué)電壓傳感器。
背景技術(shù)：
目前基于電光晶體普克爾(Pockels)效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器大都是在晶體上或晶體周圍制作金屬電極，實(shí)現(xiàn)將電壓加在晶體上的目的，然而電極的結(jié)構(gòu)例如其尺寸、間隔、平行度等會影響電極間電場的分布，進(jìn)而影響電光晶體對電場的感應(yīng)；此外，實(shí)際使用過程中，晶體仍然會受到來自外界電場的干擾，將對測量結(jié)果造成一定的影響；有時需要設(shè)計分壓結(jié)構(gòu)使得整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。申請?zhí)枮?01110329318.0的中國實(shí)用新型專利申請公開了一種全光學(xué)高壓電壓互感器，其包括位于高壓側(cè)的傳感單元和位于低壓側(cè)的光電單元，所述傳感單元和光電單元通過保偏光纖相連接，其中，傳感單元包括高壓感應(yīng)裝置、屏蔽絕緣裝置和傳感頭，高壓感應(yīng)裝置從高壓線感應(yīng)高壓電勢并在屏蔽絕緣裝置中形成穩(wěn)定電場，傳感頭置于該電場中；光電單元包括置于二次機(jī)箱中的光路部分和電路部分。該電壓互感器中雖然同樣可以實(shí)現(xiàn)兩束正交線偏振光的模式互換，且只攜帶了由電光晶體的電光效應(yīng)帶來的相位差。但由于傳感頭置于穩(wěn)定電場中，對傳感頭中法拉第準(zhǔn)直旋光器的磁環(huán)帶來影響，因此會影響了模式互換的準(zhǔn)確性。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提出一種響應(yīng)靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單的基于普克爾效應(yīng)的光學(xué)電壓互感器。本實(shí)用新型的光學(xué)電壓互感器是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:—種基于普克爾效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器，其包括:屏蔽絕緣裝置，用于形成穩(wěn) 定電場；傳感單元，位于屏蔽絕緣裝置內(nèi)部；和法拉第準(zhǔn)直旋光器，用于實(shí)現(xiàn)正交線偏振光的模式互換，其位于屏蔽絕緣裝置外部且兩端分別連接有保偏光纖，兩束正交線偏振光通過一端的保偏光纖傳輸至法拉第準(zhǔn)直旋光器內(nèi)，再從另一端的保偏光纖傳輸至傳感單元。進(jìn)一步地，所述屏蔽絕緣裝置包括封閉腔體和金屬桿，所述封閉腔體包括上端開口的筒形金屬外殼和絕緣上蓋，所述金屬桿的下端穿過絕緣上蓋位于封閉腔體中，所述金屬桿的下部安裝有用于固定傳感單元的固定槽；所述金屬外殼接地，所述金屬桿接電壓，在腔體內(nèi)形成穩(wěn)定電場。進(jìn)一步地，所述傳感單元包括準(zhǔn)直透鏡和電光晶體，所述電光晶體的光入射面上鍍有增透膜、與光入射面相對的另一面上鍍有反射膜，所述準(zhǔn)直透鏡的一面與電光晶體鍍有增透膜的一面相固接、準(zhǔn)直透鏡的另一面通過保偏光纖與法拉第準(zhǔn)直旋光器相連接，所述電光晶體的上、下端面分別安裝有電極。進(jìn)一步地，所述準(zhǔn)直透鏡和電光晶體封裝于密閉外殼中，所述外殼上開設(shè)有供保偏光纖穿過的開孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:1、該光學(xué)電壓傳感器具有無分壓，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，并且利用法拉第準(zhǔn)直旋光器實(shí)現(xiàn)了兩束正交偏振光的模式互換，形成準(zhǔn)互易性反射式光路，使得相位差加倍，提高了感應(yīng)靈敏度和光路的抗干擾能力；2、由于該光學(xué)電壓傳感器的法拉第準(zhǔn)直旋光器位于屏蔽絕緣裝置外部，避免了絕緣屏閉裝置中的穩(wěn)定電場對法拉第準(zhǔn)直旋光器中磁環(huán)的影響，提高了兩束正交線偏振光模式互換的準(zhǔn)確性；3、由于該光學(xué)電壓傳感器的傳感單元位于屏蔽絕緣裝置內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)了對外部干擾電場的屏蔽，且在內(nèi)部形成穩(wěn)定電場。

圖1是本實(shí)用新型基于普克爾效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是傳感單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1-屏蔽絕緣裝置，11-金屬外殼，12-絕緣上蓋，13-金屬桿，14-固定槽；2-傳感單元，21-準(zhǔn)直透鏡，22-電光晶體，23-增透膜，24-反射膜，25-電極，26-外殼；3-法拉第準(zhǔn)直旋光器；4-保偏光纖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型基于普克爾效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。如圖1所示，本例的光學(xué)電壓傳感器主要包括屏蔽絕緣裝置1、傳感單元2和法拉第準(zhǔn)直旋光器3。屏蔽絕緣裝置I用于在其腔內(nèi)形成穩(wěn)定電場；置于屏蔽絕緣裝置中的傳感單元2將直接感應(yīng)電勢差，經(jīng)過Pockels (普克爾)效應(yīng)轉(zhuǎn)化為光信號的相位調(diào)制信息，通過解調(diào)獲得電壓信息；法拉第準(zhǔn)直旋光器3用于實(shí)現(xiàn)兩束正交線偏振光的模式互換，其位于屏蔽絕緣裝置I外部且兩端分別連接有保偏光纖4，兩束正交線偏振光通過一端的保偏光纖傳輸至法拉第準(zhǔn)直旋光器內(nèi)，再從另一端的保偏光纖傳輸至傳感單元2。屏蔽絕緣裝置I包括上端開口的筒形金屬外殼11、絕緣上蓋12和金屬桿13，金屬外殼11與絕緣上蓋12共同構(gòu)成封閉腔體，金屬桿13的下端穿過絕緣上蓋12上的開孔并伸入封閉腔體中，金屬桿13的下部安裝有用于固定傳感單元的固定槽14。如圖2所示，傳感單元2由準(zhǔn)直透鏡21和電光晶體22組成，電光晶體22與通光方向垂直的兩個平行端面鍍膜:光入射面上鍍有增透膜23、與光入射面相對的另一面上鍍有反射膜24。準(zhǔn)直透鏡21與緊鄰電光晶體鍍有增透膜23的一端進(jìn)行固定和封裝、準(zhǔn)直透鏡的另一面通過保偏光纖4與法拉第準(zhǔn)直旋光器3相連接；電光晶體22的上、下端面分別安裝有電極25 ;傳感單元封裝于密閉外殼26中，該外殼上開設(shè)有供保偏光纖4穿過的開孔。傳感單元2固定在金屬桿的固定槽14上，在金屬外殼11壁上鑿一個小孔使傳感單元的尾纖通過，與外部的法拉第準(zhǔn)直旋光器3 —端的保偏光纖4連接，法拉第準(zhǔn)直旋光器3放置于絕緣屏閉裝置的外部是為了避免內(nèi)部穩(wěn)定電場對法拉第旋光鏡中磁環(huán)的影響。該光學(xué)電壓傳感器的工作原理為:如圖1所示，令金屬外殼11接地，金屬桿13接電壓，即在封閉腔體內(nèi)形成穩(wěn)定電場。傳感單元2固定在屏蔽絕緣裝置I的封閉腔體內(nèi)，傳感單元2的電光晶體22兩端面將感應(yīng)電勢差。沿保偏光纖4的兩個模式傳輸?shù)膬墒痪€偏振光經(jīng)過法拉第準(zhǔn)直旋光器3振動方向旋轉(zhuǎn)45°，之后進(jìn)入位于封閉腔體內(nèi)的傳感單元2中。經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡21進(jìn)行準(zhǔn)直括束后進(jìn)入電光晶體22 ;采用橫向調(diào)制，電光晶體22在電場作用下產(chǎn)生電光效應(yīng)，兩束正
交線偏振光之間引入相位差Φ
權(quán)利要求1.一種基于普克爾效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器，其特征在于，該電壓傳感器包括: 屏蔽絕緣裝置，用于形成穩(wěn)定電場； 傳感單元，位于屏蔽絕緣裝置內(nèi)部；和 法拉第準(zhǔn)直旋光器，用于實(shí)現(xiàn)正交線偏振光的模式互換，其位于屏蔽絕緣裝置外部且兩端分別連接有保偏光纖，兩束正交線偏振光通過一端的保偏光纖傳輸至法拉第準(zhǔn)直旋光器內(nèi)，再從另一端的保偏光纖傳輸至傳感單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于普克爾效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器，其特征在于: 所述屏蔽絕緣裝置包括封閉腔體和金屬桿，所述封閉腔體包括上端開口的筒形金屬外殼和絕緣上蓋，所述金屬桿的下端穿過絕緣上蓋位于封閉腔體中，所述金屬桿的下部安裝有用于固定傳感單元的固定槽；所述金屬外殼接地，所述金屬桿接電壓，在腔體內(nèi)形成穩(wěn)定電場。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于普克爾效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器，其特征在于: 所述傳感單元包括準(zhǔn)直透鏡和電光晶體，所述電光晶體的光入射面上鍍有增透膜、與光入射面相對的另一面上鍍有反射膜，所述準(zhǔn)直透鏡的一面與電光晶體鍍有增透膜的一面相固接、準(zhǔn)直透鏡的另一面通過保偏光纖與法拉第準(zhǔn)直旋光器相連接，所述電光晶體的上、下端面分別安裝有電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的基于普克爾效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器,其特征在于: 所述傳感單元封裝于密閉外殼中，所述外殼上開設(shè)有供保偏光纖穿過的開孔。
專利摘要本實(shí)用新型提出了一種基于普克爾效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器，包括用于形成穩(wěn)定電場的屏蔽絕緣裝置；位于屏蔽絕緣裝置內(nèi)部的傳感單元；和用于實(shí)現(xiàn)正交線偏振光的模式互換的法拉第準(zhǔn)直旋光器，其位于屏蔽絕緣裝置外部且兩端分別連接有保偏光纖，兩束正交線偏振光通過一端的保偏光纖傳輸至法拉第準(zhǔn)直旋光器內(nèi)，再從另一端的保偏光纖傳輸至傳感單元。該光學(xué)電壓傳感器利用法拉第準(zhǔn)直旋光器實(shí)現(xiàn)了兩束正交偏振光的模式互換；由于法拉第準(zhǔn)直旋光器位于屏蔽絕緣裝置外部，避免了絕緣屏閉裝置中的穩(wěn)定電場對法拉第準(zhǔn)直旋光器中磁環(huán)的影響，提高了兩束正交線偏振光模式互換的準(zhǔn)確性、感應(yīng)靈敏度和光路的抗干擾能力，具有無分壓，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01R19/00GK203164255SQ20132007831
公開日2013年8月28日 申請日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者張朝陽, 荊平, 雷林緒, 溫海燕, 陳碩, 孫海江, 侯繼彪, 葉志奇 申請人:國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 國家電網(wǎng)公司